摘 要 本文从维护工程实际出发，分别从路灯布置方式、配电系统、灯具配件等节能途径和方式，就如何以科学、合理的设计，实现道路照明系统节能，阐述个人的一点体会。
关键词 路灯 系统节能 照度 电容补偿
1、引言
近年来，随着城市建设的快速发展，道路照明设施的规模及数量越来越大，道路照明耗电随之迅速上升。
以常德市为例，2005年统计的城市照明光源标称总功率为2875千瓦，镇流器损耗按光源安装总功率18%计算，照明线路损耗按5%考虑，路灯每年亮灯小时数按4000小时计，则：
路灯系统电气安装总容量为2875x（0.18+0.05）=531.88千瓦。
路灯系统每年耗电为531.88x4000x10-4=2127.75万度
由上可见，路灯系统的耗电相当可观。因此，道路照明节电已成为日益受到重视的话题。近年来很多地区发生的日益严重的电荒，更使许多部门认识到这一当务之急。
2、合适的照度
选择合适的照度标准是我们在道路照明节电工作中首先需要重视的问题。它包括两个方面：其一是为所设计的道路选择合理的照度标准值；其二，应以照明功率密度（LPD）作为照明节能的评价指标。我们不难观察到，国内不少城市道路照度偏高，既增加了路灯照明的耗电，也削弱了道路两侧景观照明的效果。
根据建设部行业标准CJJ45-2006《城市道路照明设计标准》以及我们的实践经验，可视道路所在城市的性质和规模、交通信号的完善程度、道路与周边环境分隔状况严格按《设计标准》的要求合理选择照明标准值和功率密度值。
照度标准确定后，如何进行照度计算，是设计师们头疼的问题。常规的利用系数法计算粗糙，且无法确定均匀度。手工逐点计算法计算精度虽高，但需要收集大量的灯具资料，计算工作量很大。以上两种计算方式在工程实践中均不适用。笔者建议，目前已有多家国内外灯具厂家编制了照明计算软件，计算中虽然只能对相对应厂家生产的灯具进行照度计算，但对于路灯系统设计还是有参考意义的。建议在设计中选择一到两套软件对照度进行计算，从而快速方便地确定灯具布置形式、杆高、路灯间距、光源容量，实现合适的照度，避免或减少路灯系统设计的盲目性。
3、电容补偿
路灯采用的光源，基本是气体放电灯，其功率因数相当低，一般在0.45以下，从而使回路电流大，在线路上产生的损耗相当可观。《城市道路照明设计标准》中，要求气体放电灯应加电容补偿，补偿后功率因数应不小于0.80,但标准中并没有明确是在路灯电源处集中补偿，还是在灯具处分散补偿。目前国内城市路灯系统采用的电容补偿方式两种均有。笔者认为，由于路灯设施是均匀分布在道路纵向两侧，由路灯电源至路灯灯具的低压配线较长，道路照明系统产生的损耗主要发生在这一段。如采用路灯电源处集中补偿方式，并不能减少低压配线的耗电。而采用单灯分散补偿，无疑减少了路灯电源至路灯灯具这一段线路上产生的损耗，将起到较好的节电效果。电容量与路灯常用光源一高压钠灯的配套建议按表一选择，补偿后单灯功率因数将不小于0.85.
（表一）
4、关闭部分光源隔盏亮灯
这种方式节电效果直接而且显著，节电运行时段节电达50%,总体约在30%左右。在电力紧张的背景下，政府出台了一些文件，要求在后半夜，采取“亮一隔一”或“亮一隔二”的措施，关闭部分电源。笔者认为，这只能作为缓解电力紧张局面的权宜之计。因为，“亮一隔一”或“亮一隔二”对交通、行人安全、对维护社会治安产生不利影响。七十年代的世界性能源危机中，日本曾在道路上进行间隔点灯，结果导致治安混乱、道路交通事故的大幅上升。另外，这种方式由于需要在同一路径上敷设两根路灯供电电缆，也增加了建设投资。因此，应区别于不同灯杆布置方式，慎用关闭部分光源间隔亮灯的方式。
常规灯杆布灯时，往往采用车道侧单光源灯具。灯杆布置有单侧布置、交错布置、对称布置。采用单侧布置，则后半夜车道明暗悬殊，照度均匀度远低于道路照明设计标准的要求。如某单侧布灯的工程，前半夜全亮时均匀度高达0.53,采用“亮一隔一”后均匀度则下降至0.07.我们不应顾此失彼，单侧布灯时不宜推广关闭半数光源的方式。
采用交错布置、对称布置，虽然均匀度稍差，但若选择配光合适的灯具，均匀度还是可以达到或略低于道路照明设计标准的要求。工程实践中，可根据车道宽度、道路交通量、周边人流量等，有选择性地使用这种方式。
在照度要求高、机动车道较宽的快速路、主干路上，常规灯杆布灯时，可考虑采用车道侧同杆双光源灯具方案，两个光源可等功率或不等功率。采用这种布灯方案时，上半夜两个光源全亮，后半夜关闭其中一个光源。这种方式，对照度均匀度基本没有影响，单侧布置、交错布置、对称布置时，均可采用这一方案。
5、节能型电感镇流器
采用气体放电灯的路灯照明系统中，除光源自身的功耗外，与气休放电灯配套的电感镇流器也要消耗一部分电能。电感镇流器的工作效率高低、节能与否，对路灯照明系统的能耗高低有一定的影响。相对于传统的电感镇流器而言，环形电感镇流器，由于其采用圆环形铁芯和线圈，使环形铁芯卷片的几何形状与磁力线回路和曲线更加适应，磁路分布更趋合理，进一步改善了磁通，降低了铁损，减少了总的电力消耗，可广泛适用于高压钠灯、汞灯和金属卤化物灯。需要注意的是，这种方式仅仅是减少了镇流器的损耗，对路灯系统电耗中占主要比例的光源的电耗并没有减少。钠灯用环形电感镇流器与传统电感镇流器电能损耗比较详见
表二：
6、智能光源降压一稳压一调光技术
智能光源降压一稳压一调光技术，是将装置安装在路灯配电回路的起端，在前半夜控制路灯回路为全压，接近午夜时分，开始降低回路电压，在后半夜车稀人少时，进一步降低电压。它的节电原理有二，其一是高压钠灯的亮灯维持电压低于200V,因此降低回路电压光源不会熄灭；其二是由于后半夜电网用户少，负荷低，电网电压高于220V,而过压将额外消耗部分电能，采用该装置则避免了这部分的浪费，根据工程实践，它的节电效果在5%左右。采用这种装置，不仅节约了电能，不影响照度均匀度，而且能够避免光源过压运行，延长了路灯寿命。需要注意的是，这种方式是对配电回路降压，回路内所有灯具都将在低电压运行，应注意以下问题： ①随着使用时间的增加，光源端电压及电流等电气参数发生变化，同时光源本身质量上又具有离散性，降电压运行时就可能出现同一回路中一些灯具灭灯的现象；②路灯配电回路供电半径长达800米，随着灯具与供电端距离的增加，电压逐渐下降，若线路设计不当，有可能出现远端电压不能满足光源所需正常维持电压的情况；③路灯系统中往往会外接公交站台广告灯箱、电话亭照明，而这些照明由于功率小，一般采用直管型荧光灯或紧凑型荧光灯，低于正常工频电压时，这些光源不能正常工作。④回路中接有电动升降式高杆灯时，由于电动装置为感性起动特性，起动电流大，与这种装置过载电气特性不匹配。
7、可变功率镇流器
可变功率镇流器，利用气体放电灯在工作电流适当减少时仍能正常运行的原理，通过后半夜增加镇流器电抗，从而降低光源电流，减少路灯系统中占主要比例的光源的电耗，达到路灯系统整体节能的效果。
7.1降功率控制原理（可变功率镇流器工作原理见图）
图 可变功率镇流器原理框图
图右边的虚线框为标准的路灯设备电路图，左边虚线框为节能型单灯控制器框图。其中电子开关用来控制路灯降功率投入。其工作过程如下：1）正常情况下，LCU控制电路控制电子开关闭合（短路），外部电压直接通过电子开关加到路灯电路上，使路灯工作在额定功率状态。2）降功率控制情况下，控制电路控制电子开关打开（开路），控制外部电压只能通过降功率电感加到路灯电路上。此时，路灯电路感性负载增加，路灯工作电流降低，从而使路灯功率下降，耗能降低，达到节能的效果。3）当电网电压偏低或光源状况不佳，降功率运行将可能出现闪烁时，即使在降功率运行时间段，控制电路会自动控制电子开关在闭合状态，避免路灯熄灭。
7.2节能控制方案设计及节能效果分析
不同的节能控制程序会产生不同的节能控制效果，按每天照明11小时，前5小时处于正常照明状态，后6小时处于节能照明状态。各功率光源节电效果如表4:
这种方式由于是在灯具内安装，适用于各种路灯布置方式和光源组合方式。
对于原有道路照明工程，可采用附加型变功率镇流器进行改造，其优点是不需要更换原灯具配套的镇流器。既方便改造施工，又降低系统改造造价。
可变功率镇流器方式，具有智能光源降压一稳压一调光技术的优点，也避免了智能光源降压一稳压一调光技术的缺点，值得推广。
8、小结
以上对路灯系统的节能方式进行了探讨，有助于道路照明系统合理用电，使路灯工程既满足其功能性要求，又能够实现最大限度的节能。